WO2016083439A1 - WALZANLAGE, GIEß-WALZ-ANLAGE UND VERFAHREN ZUM ERZEUGEN EINES METALLBANDES - Google Patents

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WO2016083439A1
WO2016083439A1 PCT/EP2015/077616 EP2015077616W WO2016083439A1 WO 2016083439 A1 WO2016083439 A1 WO 2016083439A1 EP 2015077616 W EP2015077616 W EP 2015077616W WO 2016083439 A1 WO2016083439 A1 WO 2016083439A1
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WO
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metal strip
inductor
field inductor
rolling
rolling mill
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PCT/EP2015/077616
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Jürgen Seidel
Volker Kunze
Markus LANGEJÜRGEN
Andreas Piehlk
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Sms Group Gmbh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B45/004—Heating the product
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/22—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length
    • B21B1/24—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length in a continuous or semi-continuous process
    • B21B1/26—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length in a continuous or semi-continuous process by hot-rolling, e.g. Steckel hot mill

Definitions

  • the invention relates to a rolling mill comprising at least a first and a second rolling stand, at least one arranged between the first and the second roll stand inductor for heating a metal belt moved by the inductor, wherein the inductor, an upper induction coil, which is arranged above the metal strip to be heated and a lower one
  • Induction coil which below the metal strip to be heated
  • the rolling mill comprises a power supply device for supplying the upper and the lower induction coil with electrical energy.
  • the invention relates to a casting-rolling plant with a casting machine for producing the metal strip and one of the casting machine in the material flow direction
  • the invention finally also relates to a method for producing a metal strip.
  • Inductors for heating metal strip are known in the art in principle, such.
  • JP 4172122 which vertically adjustable
  • Inductor halves disclosed which are moved vertically when using a camera, a ski is detected at the head of a metal strip to avoid collision of the metal strip with the inductor.
  • Induction coils are moved vertically according to a measured tape position.
  • the said Japanese application speaks only of an inductor without distinguishing between transverse field or longitudinal field inductors.
  • US 5,495,094 discloses inductor loops with a 180 ° phase shift, which thus represent a Lekssfeldinduktor.
  • the inductor loops are each independently adjustable perpendicular to a stationary workpiece to be heated.
  • EP 2 416 900 B1 discloses a laterally open transverse field inductor for entering the line or from the line of a metal strip in a rolling train.
  • EP 0 721 813 A1 discloses a C-shaped inductor between two
  • Transverse field inductors are used primarily for heating thin strips with thicknesses ⁇ 12 mm, while longitudinal field inductors are used for heating thicker strips with thicknesses> 6 mm, for example.
  • Transverse field inductors are used primarily for heating thin strips with thicknesses ⁇ 12 mm, while longitudinal field inductors are used for heating thicker strips with thicknesses> 6 mm, for example.
  • FIG. 9 shows the construction and mode of operation of a known transverse field inductor 180. It comprises an upper transverse field induction coil 182, which is assigned to the upper side of the metal strip 200. In addition, the transverse field inductor comprises a lower transverse field induction coil 184, which is associated with the underside of the metal strip 200. As shown in FIG. 9, the opening cross-sections of the upper and lower transverse field inductor coils are opposite each other and parallel to the metal strip 200. The magnetic field lines generated during operation of the inductor are also shown symbolically in FIG. The upper and the lower
  • Querfeldinduktorspule 182, 184 are each independently movable perpendicular to the plane of the metal strip 200, that is adjustable. Like the course of the Field lines shows, the magnetic field or the magnetic flux acts primarily perpendicular to the plane of the metal strip.
  • the split arrangement of the coils advantageously makes it possible for the two induction coils, ie for both inductor halves, to be arranged independently of one another perpendicularly to the plane of the metal strip and for the inductor to be formed laterally open. In the event of a fault, the distance between the coils and the metal strip can therefore be increased slightly and / or the inductor can be moved out of the line of the metal strip.
  • Figure 8 shows an example of a known Lijnsfeldinduktor, which is typically formed as a closed frame. Therefore, the metal strip to be heated passes through the one passing through the known longitudinal field
  • Leksfeldinduktor essentially a magnetic field in the transport direction of the metal strip to be heated.
  • transverse and longitudinal field inductors are also known from WO 2014 021596.
  • Japanese Patent Laid-Open Publication No. 61195708 discloses a transverse field inductor with coils opposite to the top and bottom of a metal strip to uniformly heat the metal strip.
  • the top of the metal band associated with the part of the inductor and the underside of the metal strip is a transverse field inductor with coils opposite to the top and bottom of a metal strip to uniformly heat the metal strip.
  • assigned part of the inductor are each associated with displacement devices to the respective parts of the inductor perpendicular to the surface of the metal strip in
  • European Patent Application EP 2 340 897 A1 discloses a rolling mill with a roughing stand and at least one stand of a finishing train and with a longitudinal field inductor arranged between the two stands
  • EP 2 340 897 A1 also discloses a power supply device for supplying the induction coils of the longitudinal field inductor with electrical energy.
  • the invention has the object of developing a known rolling mill, a known casting-rolling plant and a known method for producing a metal strip to the effect that in particular thicker metal strip with thicknesses, for example> 6 mm heated and rolled particularly effective, d. H. using as little electrical energy as possible.
  • first rolling stand is at least one roughing stand and the second rolling stand is a first rolling stand from a plurality or series of rolling stands of a finishing train
  • the power supply device is adapted to operate the upper and lower induction coil of the inductor with opposite-phase electric currents and thus the inductor as LNicolsfeldinduktor, - that an upper LNicolsfeldinduktor-displacement device is provided for
  • Metal strip and / or a lower Lssensfeldinduktor-displacement device is provided for moving the lower induction coil perpendicular to the underside of the metal strip, and
  • Metal band or the distance of the lower induction coil from the bottom of the metal strip in a working position is less than 60 mm, preferably less than 20 mm
  • the main advantage of the invention of a new induction heating for a rolling mill, in particular a hot strip mill, is to combine the advantages of the inductor types described above, namely the possibility of adjusting the upper and lower inductor coils and the efficient heating of thicker strips or slabs. Of particular importance is the adjustability or the method of the upper and / or lower L Lucassfeldinduktorspulen perpendicular to the metal strip when the
  • the adjustability of the divided L Lucassfeldinduktoren makes sense in thickness variations of ⁇ > 6 mm or more preferably of ⁇ > 15 mm.
  • an induction heater in the form of an inductor advantageously makes it possible to increase the temperature level at the band end as well as over the entire band length as far as necessary.
  • the further claimed mobility of the upper and lower induction coil perpendicular to the plane of the metal strip allows the advantage that the distance of the two coils to the metal strip set individually optimally with regard to the respective metal strip thickness can be, so that the most effective heat transfer into the metal strip is possible.
  • a distance of less than 60 mm, preferably less than 20 mm in each case an induction coil to the metal strip is sought.
  • a minimum distance of 15 mm has been shown.
  • thicker metal strips with thicknesses of, for example, greater than 6 mm are optimally heated before entering a finishing train.
  • the power supply device has upper capacitors, which are connected to the upper induction coil to an upper part of the resonant circuit, and the power supply device lower capacitors, which with the lower induction coil to a lower
  • Part circuit are interconnected.
  • the upper Lssensfeldinduktor-displacement device is then designed for moving the upper part of the resonant circuit perpendicular to
  • Top of the metal strip and / or the lower Leksfeldinduktor-displacement device is then designed for moving the lower resonant circuit perpendicular to the underside of the metal strip.
  • the above-described operation of the upper and lower inductors of the inductor with antiphase electric currents allows the inductor, i. H. the Leksfeldinduktor C-shaped can be formed. This makes possible
  • the transverse process of the Leksfeldinduktors in and out of the line of the metal strip is particularly advantageous in the case of a fault in the rolling mill or in the presence of a wave in the metal strip or in the presence of a ski at the head of the metal strip.
  • the upper and the lower induction coil can each be formed from a single turn or from a plurality of parallel and preferably cross-connected partial turns. The provision of a single turn is often chosen at high frequencies. To effect the most uniform possible current distribution in the parallel connection of windings, a fall, ie a cross-connection of the windings is provided.
  • the energy supply device is advantageously designed, the
  • Induction coils and the partial resonant circuits - depending on the thickness of the metal strip - to operate with current or voltage frequencies between 2 kHz and 30 kHz. The frequency increases with decreasing strip thickness.
  • the number of partial turns per induction coil is between 3 and 15.
  • the complexity of the inductor increases with a larger number of partial turns.
  • the inductor windings are typically covered with
  • Laminated cores made of laminated, laminated electrical sheets for reducing the stray field. This measure is useful and necessary because the upper and lower induction coils are installed in close proximity to other rolling mill components. Since the other rolling mill components are made almost exclusively from ferritic materials, no stray field must emerge from the induction coils of the longitudinal field or the transverse field inductor and also heat up the other rolling mill components.
  • At least one Querfeldinduktor be provided in the rolling mill, which can then be operated in addition to the at least one Leksfeldinduktor.
  • Querfeldinduktoren not only the center of the belt to be heated, but at the same time the strip edges are heated to an efficient uniform efficient
  • An upper transverse field inductor coil or an upper transverse field inductor partial resonant circuit and a lower transverse field inductor partial resonant circuit of the transverse field inductor are then also movable with the aid of associated transverse field inductor displacement devices perpendicular to the plane spanned by the metal strip and / or transversely to the longitudinal direction of the metal strip ,
  • the upper and lower Querfeldinduktor-displacement device and / or the upper and / or lower Leksfeldinduktor-displacement device are typically controlled by a control device.
  • thermoelectric measuring device for detecting the distribution of the temperature of the metal strip over its width and the
  • Control device can then be designed to control the upper and / or lower Leksfeldinduktor-displacement device, the upper and / or lower
  • Querfeldinduktor-displacement device and / or an Induktorwagens so that the L Lucassfeldinduktor or Querfeldinduktor can be positioned in response to the measured temperature distribution so that the difference between the measured temperature distribution and a predetermined target temperature distribution over the width of the metal strip behind the finishing train is minimal .
  • Several longitudinal field or transverse field inductors may preferably be distributed over the length of the system.
  • a sensor device may be provided for
  • the control device is formed for driving the upper and / or lower L Lucassfeldinduktor-displacement device and / or the upper and / or lower Querfeldinduktor-displacement device and / or the induction trolley such that the distance of the induction coil is changed suitable from the top or the bottom of the metal strip in the region of irregularity and / or the inductors are moved out of the line of the metal strip.
  • At least one touch sensor may be provided for detecting a contact of the Leksfeldinduktors and / or Querfeldinduktors by the metal strip.
  • the control device is designed to control the traversing devices such that the longitudinal field inductor and / or the transverse field inductor are opened in the thickness direction and / or laterally out of the line of the metal strip
  • the thickness change with which the metal strip from the casting plant in an oven or the at least one roughing stand of the rolling mill enters. Even within the rolling mill behind a roughing stand or between the individual rolling stands of a finishing train, the thicknesses of the metal strip change in each case. Due to their adjustability across the plane of the
  • Leksfeldinduktor and / or the Querfeldinduktor be connected between the furnace and the roughing stand.
  • Particularly advantageous is the arrangement of the further L Lucassfeldinduktors between the furnace and the at least one roughing stand, and the arrangement of the L Lucassfeldinduktors between the roughing stand and the first stand of the finishing train and the arrangement of a transverse field inductor between individual stands of the finishing train.
  • the above-mentioned object is achieved by the claims 19 to 27.
  • a longitudinal field inductor according to the invention for use in a rolling mill is the subject of claim 28.
  • the advantages of these procedural solutions correspond to the advantages mentioned above with respect to the rolling mill and the casting-rolling plant.
  • Divided, adjustable Lijnsfeldinduktor according to the invention is preferably used at a belt temperature range of> 750 ° C. It is particularly suitable for continuous rolling (definition see below) or for conventional rolling of flat products in a hot strip mill.
  • Inductor surface of the metal strip ie the distance between the side facing the metal strip side or surface of an induction coil to the metal strip during the active operation of the Lssensfeldinduktors, as said, preferably less than 20 mm.
  • a safety distance between the induction coils and the metal strip may be more than 100 mm, in exceptional cases more than 500 mm.
  • the split, engageable longitudinal and transverse field inductors are preferably used in an endless casting-rolling process.
  • the casting plant and the rolling mill are connected via the cast strand. Both systems are then coupled and work with the same mass flow.
  • This process has to be started sometime and it is then that an induction heater, which consists of split inductors (top, bottom), which are adjustable and laterally open, particularly advantageous. This design is also advantageous when starting and
  • the open inductors are limited to the narrow operating distance, ie. H. employed a close working position or first brought into the rolling line and then hired.
  • the inductor positions are adjusted accordingly (eg narrower). Discharging the slab or end of the strip after the end of casting or discontinuation of the continuous casting rolling process: - Shortly before the end of the strip leaves the frame in front of the respective Induktorux and the strip tension is reduced, the divisible L jossfeldinduktor is opened again or / and the inductor moved out to there one
  • Inductor forms and a contact of the belt takes place at the inductor. Also in this case, the split longitudinal field inductor is opened.
  • the longitudinal field inductor is also raised from the rolling line to eliminate the fault.
  • any contact of the tape to the inductor is detected by optical or mechanical sensors.
  • Motion sensors z. B. acceleration sensor at Leksfeldinduktor or attached to a Leksfeldinduktorrios above or / and possibly below.
  • the acceleration sensor at Leksfeldinduktor or attached to a Leksfeldinduktore (above or / and possibly below).
  • engageable inductors preferably takes place in endless strip casting processes, in particular between two finishing stands, which have a framework distance of 5m to ⁇ 40 m and are operated in endless mode.
  • a process model is used which controls or regulates the setting of the rolling stands and activation of the inductors.
  • the belt areas of different belt temperature are tracked through the rolling train and taken into account the effect of temperature differences on the framework load and scaffolding.
  • D. h. The cold tape head is set to a higher tape thickness and limits the decreases and so z.
  • B. the framework load is kept within acceptable limits.
  • FIG. 2 shows the mode of action of the longitudinal field inductor according to the invention
  • Figure 3 shows a longitudinal field inductor according to the present invention
  • FIG. 4 Moving devices for a longitudinal field or transverse field inductor
  • Figure 5 shows the use of a temperature measuring device
  • FIG. 6 shows a casting / rolling plant with an example of the use of the longitudinal field and transverse field inductors according to the invention
  • Figure 7 shows the efficiency of the invention divided engageable
  • FIG. 8 shows a longitudinal field inductor with a closed frame structure according to FIG.
  • Figure 9 shows a transverse field inductor according to the prior art.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of the rolling mill 400 according to the invention. It comprises a roughing stand 420 and a finish rolling mill 440 which is connected downstream of the roughing stand in the material flow direction and has the finishing rolling stands F1-F N.
  • Material flow direction R includes the rolling mill 400 behind the finishing train 440 a cooling device 450 and a coiler 460th
  • a longitudinal field inductor 170 designed according to the invention is arranged.
  • transverse field inductors 180 or further longitudinal field inductors 170 may be arranged in front of the finishing train and / or between individual stands of the finishing train 440.
  • Figure 2 illustrates the operation of the longitudinal field inductor 170: Without the presence of the L Lucassfeldinduktors 170, the temperature of the metal strip in z.
  • the conventional rolling mill according to the solid line in Figure 2 prior to entry into the first stand F1 of the finishing train 440 from the tape head to the end of the tape fall off sharply. This would result in the disadvantages mentioned in the general part of the description.
  • the Leksfeldinduktor invention causes between the roughing stand 420 and the first stand F1 of the finishing train 440 that the temperature of the metal strip 200 from the tape head to the tape end at a high level can be kept constant, as indicated in Figure 2 by the horizontal dashed line.
  • the tape head can run out with a ski. This is eliminated or reduced according to the prior art before the induction heating with a roller leveler. If this does not succeed and a ski is still detected, the opening band is moved back and deported. This is disadvantageous.
  • a split longitudinal field inductor whose opening width can be increased (lifting the upper inductor and / or lowering the lower inductor) can ensure safe transport through the induction heating section primarily at the head.
  • the inductor distance is increased.
  • the inductor can then be closed again and the pre-strip heated. It can be dispensed with a Rollenrichtmaschine or other measures in front of a split, engageable L jossfeldindutechnischmaschineung if at each skafteftten not to be heated tape head of the inductor gap is increased.
  • FIG. 3 shows the structural design of the longitudinal field inductor 100, 170 according to the invention. It comprises an upper induction coil 110, which is arranged above the metal strip 200 to be heated, and a lower induction coil 120, which is arranged below the metal strip to be heated, opposite the upper induction coil 110 is.
  • the two induction coils 1 10, 120 are from a power supply 130 with electrical energy, more specifically fed with out-of-phase electrical currents. Due to this operation of the upper and lower induction coils with antiphase currents, the inductor 100 acts as a longitudinal field inductor 170. Unlike traditional ones
  • FIG. 4 illustrates that the upper inductor 110 is typically associated with an upper capacitor 15, with the upper inductor and the upper capacitor 115 being connected to form an upper resonant circuit.
  • the lower inductor is connected to an associated capacitor 125 to a lower resonant circuit.
  • the upper sub-resonant circuit is associated with an upper L Lucassfeldinduktor- displacement device 140 for moving the upper part of the resonant circuit or at least the upper coil 1 10 perpendicular to the plane formed by the metal strip 200 level.
  • a lower L jossfeldinduktor- displacement device 150 is assigned to the lower part of the resonant circuit for moving the lower resonant circuit or at least the lower induction coil 120 perpendicular to the plane spanned by the metal strip 200 level.
  • the upper and lower induction coil 1 10, 120 of the Leksfeldinduktors 100, 170 or their housing are, as shown in Figure 4, C-shaped for
  • the rolling mill 400 can interpose a rough ground between the roughing stand 120 and the first stand F1 of the finishing train 440
  • Transverse field inductor 180 have.
  • the transverse field inductor is formed in a known manner as described above in the prior art with reference to FIG. 4 applies equally to the transverse field inductor 180.
  • the transverse field inductor 180 comprises an upper transverse field inductor 182 associated with the top of the metal band 200 and a lower transverse field inductor 184 associated with the underside of the metal band 200.
  • the Querfeldinduktorspulen 182, 184 may be associated with capacitors 1 15, 125, which together with the inductor coils form each partial resonant circuits. It is an upper one
  • Querfeldinduktor- displacement device 186 provided for moving the upper Querfeldinduktorspule 182 and the upper Querfeldinduktor part of the resonant circuit perpendicular to the plane spanned by the metal strip level.
  • a lower Querfeldinduktor- displacement device 188 is provided for moving the lower Querfeldinduktorspule 184 and the lower Querfeldinduktor- part of the resonant circuit also perpendicular to the plane spanned by the metal strip plane.
  • the upper and lower transverse field inductor traversers 186, 188 and / or the upper and lower longitudinal field inductor traversers 140, 150 may form a structural unit.
  • This structural unit is preferably an inductor carriage 142 associated with the method of Leksfeldinduktors and / or
  • Querfeldinduktors transverse to the longitudinal direction of the metal strip from the line of
  • the Querfeldinduktor- displacement devices 186, 188 and / or the Leksfeldinduktor- displacement devices 140, 150 or the Induktorwagen 142 are of a
  • Control device 187 activated; see FIG. 4.
  • FIG. 5 shows a top view of the metal strip 200.
  • a temperature measuring device 190 and optionally 550 for detecting the distribution of the temperature over its width can be seen.
  • the temperature measuring device 190 is
  • the measured temperature distribution is supplied as an input to the control device 187, so that these in response to the temperature distribution, the upper and / or the lower Lssensfeldinduktor-displacement device 140, 150 and / or the upper and / or the lower Querfeldinduktor- displacement device 186, 188 and / or the Induktorwagen 142 suitably controls.
  • Suitable in this case means that the inductor 100, ie the longitudinal field inductor 170 or the transverse field inductor 180 in FIG.
  • Temperature distribution behind the finishing train 440 and a predetermined setpoint temperature distribution at the same position over the material width is minimal.
  • the properties of the finished product over the width can be optimally adjusted.
  • the input temperature distribution 550 is taken into account.
  • a sensor device 195 may be provided for detecting an irregularity in the metal strip 200, such as a ski z. B. at the head of
  • the sensor device 187 is then designed in response to a signal of the sensor device, which represents the irregularity, for driving the Lekssfeldinduktor- displacement devices 140, 150 and / or the Querfeldinduktor- moving devices 186, 188 or
  • Induktorwagens 142 such that the distance d of the inductor of the
  • At least one touch sensor 198 may be provided, e.g. B. in the form of a motion sensor or an accelerometer for detecting a contact of the longitudinal field inductor 170 and / or the Querfeldinduktor 180 through the metal strip 200.
  • the controller 187 is then in response to a signal of the touch sensor, which represents the eventual contact, designed for driving the L jossfeldinduktor- displacement devices 140, 150 and / or the Querfeldinduktor-displacement devices 186, 188 and / or the Induktorwagens 142 such that the Leksfeldinduktor 100, 170 and / or Querfeldinduktor 180 open when touching the metal strip 200 in the thickness direction and / or laterally the line is driven out.
  • FIG. 6 shows the cast-rolling plant 500 according to the invention
  • Caster 300 and the rolling mill 400 a furnace 350 connected.
  • the rolling mill 400 has, as already described above, a longitudinal field inductor 170 and / or a transverse field inductor 180 according to the invention between the at least one roughing stand 420 and the first stand F1 of the finishing train 440. Between the furnace 350 and the at least one roughing stand 420, a further longitudinal field inductor 170 and / or the transverse field inductor 180 may be connected.
  • the further longitudinal field inductor 170 may also be connected between the furnace 350 and the roughing stand, and the transverse field inductor 180 may be connected between individual ones of the finishing rolling stands of the finishing train.
  • FIG. 7 illustrates the preferred field of use of the split longitudinal field inductor according to the invention without a frame structure, ie with upper and lower induction coils which can be individually set perpendicular to the plane of the metal strip.
  • the dashed lines show the course of the electrical efficiency for a L Lucassfeldinduktor closed inductor frame, the upper and lower Induction coil can not be adapted to the respective thickness ratios of the metal strip.
  • the dotted line shows the course of the efficiency for a Querfeldinduktor and the two solid lines show the profile of the electrical efficiency as a function of the strip thickness for a
  • the invention relates to a method for producing a metal strip with a rolling mill 400 according to the invention or a casting-rolling plant 500 according to the invention.
  • the rolling mill and the casting-rolling plant each comprise at least one longitudinal field inductor 170 and optionally additionally at least one
  • Querfeldinduktor 180 The inventive method provides that the distance d of the upper and lower adjustable inductor coils of L Lucassfeldinduktors or Querfeldinduktors during rolling of the fillet of the metal strip 200 in
  • Operating distance d ⁇ 60 mm is set. This operating distance is preferably kept constant during the rolling of the fillet at a distance of d ⁇ 20 mm. Advantageously, a minimum distance of 15 mm has been shown.
  • the upper and / or the lower adjustable inductor coil of the L jossfeldinduktors and optionally also the Querfeldinduktors be during the
  • Threading process of the head of the metal strip in a rolling stand either driven to a predefined safety distance or moved to outside the band line. Only after completion of the threading process, the induction coils, synonymous with inductor coils, set to the appropriate operating distance. Only when the respectively desired operating distance d to the metal strip is reached or comes close to the inductors 100, 170, 180 are activated, d. H. charged with electrical energy.
  • Power supply device 130 is configured to supply all electronic components, i. H. in particular the induction coils and the displacement devices and the inductor carriage with electrical energy.
  • the upper and lower induction coils 1 10, 120, 184, 186 of the L Lucassfeldinduktors 170 and / or the transverse field inductor 180 are again on the predefined
  • the induction coils can also be moved out of the line of the metal strip.
  • the casting-rolling plant is preferably operated in a continuous mode and / or in a semi-endless mode.
  • endlessmode is above in
  • si-continuous mode means casting a long slab that finds room in the oven 350, and a

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • General Induction Heating (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Walzanlage, eine Gieß-Walz-Anlage und ein Verfahren zum Erzeugen eines Metallbandes. Um insbesondere Metallband mit Dicken > 6 mm besonders effektiv, d. h. unter Einsatz von möglichst wenig elektrischer Energie erwärmen und walzen zu können, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass ein Längsfeldinduktor 170 zwischen mindestens einem Vorgerüst 420 und einem ersten Walzgerüst F1 einer Fertigwalzstraße angeordnet ist und dass eine obere Längsfeldinduktor- Verfahreinrichtung 140 vorgesehen ist zum Verfahren der oberen Induktionsspule 110 des Längsfeldinduktors senkrecht zur Oberseite des Metallbandes 200 und/oder eine untere Längsfeldinduktor-Verfahreinrichtung vorgesehen ist zum Verfahren der unteren Induktionsspule 120 des Längsfeldinduktors senkrecht zur Unterseite des Metallbandes. Mit Hilfe der Verfahreinrichtungen wird der Abstand d der oberen Induktionsspule 110 von der Oberseite des Metallbandes und/oder der Abstand d der unteren Induktionsspule 120 von der Unterseite des Metallbandes in einer Arbeitsposition auf d < 60 mm eingestellt.

Description

Walzanlage, Gieß-Walz-Anlage und Verfahren zum Erzeugen eines Metallbandes
Die Erfindung betrifft eine Walzanlage mit mindestens einem ersten und einem zweiten Walzgerüst, mindestens einem zwischen dem ersten und dem zweiten Walzgerüst angeordneten Induktor zum Erwärmen von einem durch den Induktor bewegten Metallband, wobei der Induktor eine obere Induktionsspule, welche oberhalb des zu erwärmenden Metallbandes angeordnet ist und eine untere
Induktionsspule, welche unterhalb des zu erwärmenden Metallbandes und
gegenüberliegend zu der oberen Induktionsspule angeordnet ist, aufweist. Darüber hinaus umfasst die Walzanlage eine Energieversorgungseinrichtung zum Versorgen der oberen und der unteren Induktionsspule mit elektrischer Energie. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Gieß-Walzanlage mit einer Gießmaschine zum Erzeugen des Metallbandes und einer der Gießmaschine in Materialflussrichtung
nachgeschalteten erfindungsgemäßen Walzanlage. Darüber hinaus betrifft die Erfindung schließlich auch ein Verfahren zum Erzeugen eines Metallbandes.
Induktoren zum Erwärmen von Metallband sind im Stand der Technik grundsätzlich bekannt, so z. B. aus der GB 770 548, der JP 022 07 481 , der JP 06122928, der JP 2000-252050, der JP 2004 306069-71 , der WO 2010 036987 A2 und der WO 2014 021596, wobei die genannten Druckschriften weiter entfernt liegenden Stand der Technik beschreiben.
Weiterhin sei verwiesen auf die JP 4172122, welche vertikal anstellbare
Induktorhälften offenbart, welche vertikal verfahren werden, wenn mit Hilfe einer Kamera ein Ski am Kopf eines Metallbandes detektiert wird, um eine Kollision des Metallbandes mit dem Induktor zu vermeiden. Die oberen und unteren
Induktionsspulen werden entsprechend einer gemessenen Bandposition vertikal verfahren. Die besagte japanische Anmeldung spricht jedoch nur von einem Induktor, ohne zwischen Querfeld- oder Längsfeldinduktoren zu unterscheiden. Die US 5,495,094 offenbart Induktorschleifen mit einer 180° Phasenverschiebung, welche insofern einen Längsfeldinduktor repräsentieren. Die Induktorschleifen sind jeweils unabhängig voneinander senkrecht zu einem zu erwärmenden stehenden Werkstück anstellbar.
Der Einsatz von Längs- und Querfeldinduktoren in einer Walzstraße ist offenbart in der EP 2 416 900 B1. Die WO 2012 045585 A2 offenbart einen seitlich offenen Querfeld-Induktor zum Einfahren in die Linie oder aus der Linie eines Metallbandes in einer Walzstraße.
Die EP 0 721 813 A1 offenbart einen C-förmigen Induktor zwischen zwei
benachbarten Walzgerüsten in einer Fertigstraße und darüber hinaus auch sämtliche Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1. In dem besagten Stand der Technik unterscheidet man zwischen Längsfeld- und Querfeldinduktoren. Querfeldinduktoren werden vornehmlich für das Erwärmen dünner Bänder mit Dicken < 12 mm eingesetzt, während Längsfeldinduktoren zum Erwärmen von dickeren Bändern mit Dicken > beispielsweise 6 mm eingesetzt werden. Je nach Design und Randbedingungen sowie einem gewählten
Frequenzbereich gibt es einen Übergangsbereich bei der praktikablen Verwendung der beiden Induktionsheizungstypen; siehe EP 2 416 900 B1.
Figur 9 zeigt den Aufbau und die Wirkungsweise eines bekannten Querfeldinduktors 180. Er umfasst eine obere Querfeldinduktionsspule 182, welche der Oberseite des Metallbandes 200 zugeordnet ist. Darüber hinaus umfasst der Querfeldinduktor eine untere Querfeldinduktionsspule 184, welche der Unterseite des Metallbandes 200 zugeordnet ist. Wie in Figur 9 gezeigt, liegen die Öffnungsquerschnitte der oberen und der unteren Querfeldinduktorspulen einander gegenüber und jeweils parallel zu dem Metallband 200. Die bei Betrieb des Induktors erzeugten Magnetfeldlinien sind in Figur 9 ebenfalls symbolisch dargestellt. Die obere und die untere
Querfeldinduktorspule 182, 184 sind jeweils unabhängig voneinander senkrecht zur Ebene des Metallbandes 200 verfahrbar, d. h. anstellbar. Wie der Verlauf der Feldlinien zeigt, wirkt das magnetische Feld bzw. der magnetische Fluss vornehmlich senkrecht zur Ebene des Metallbandes. Die geteilte Anordnung der Spulen ermöglicht vorteilhafterweise, dass die beiden Induktionsspulen d. h. bei beiden Induktorhälften unabhängig voneinander senkrecht zur Ebene des Metallbandes anstellbar sind und dass der Induktor seitlich offen ausgebildet werden kann. Bei einer Störung kann deshalb der Abstand der Spulen zum Metallband leicht vergrößert und/oder der Induktor aus der Linie des Metallbandes herausgefahren werden.
Figur 8 zeigt ein Beispiel für einen bekannten Längsfeldinduktor, der typischerweise als geschlossener Rahmen ausgebildet ist. Das zu erwärmende Metallband läuft deshalb beim Passieren des bekannten Längsfeld induktors durch einen
geschlossenen Rechteckspalt. Wie in Figur 8 zu erkennen ist, erzeugt der
Längsfeldinduktor im Wesentlichen ein magnetisches Feld in Transportrichtung des zu erwärmenden Metallbandes.
Die besagten Definitionen und die Form von Quer- und Längsfeldinduktoren sind auch aus der WO 2014 021596 bekannt.
Die japanische Offenlegungsschrift JP 61195708 offenbart einen Querfeldinduktor mit Spulen gegenüberliegend zur Oberseite und zur Unterseite eines Metallbandes, um das Metallband gleichmäßig zu erwärmen. Dem der Oberseite des Metallbandes zugeordneten Teil des Induktors und dem der Unterseite des Metallbandes
zugeordneten Teil des Induktors sind jeweils Verfahreinrichtungen zugeordnet, um die jeweiligen Teile des Induktors senkrecht zur Oberfläche des Metallbandes in
Abhängigkeit von detektierten Unebenheiten bzw. Wölbungen in dem Metallband senkrecht zu dessen Oberfläche zu verfahren.
Die europäische Patentanmeldung EP 2 340 897 A1 offenbart eine Walzanlage mit einem Vorgerüst und mindestens einem Gerüst einer Fertigwalzstraße sowie mit einem zwischen den beiden Gerüsten angeordneten Längsfeldinduktor zum
Erwärmen des durch den Längsfeldinduktor bewegten Metallbandes. Der Längsfeldinduktor weist eine obere Induktionsspule auf, welche oberhalb des zu erwärmenden Metallbandes zugeordnet ist, und eine untere Induktionsspule, welche unterhalb des zu erwärmenden Metallbandes gegenüberliegend zu der oberen Induktionsspule angeordnet ist. Zumindest implizit offenbart die EP 2 340 897 A1 auch eine Energieversorgungseinrichtung zum Versorgen der Induktionsspulen des Längsfeldinduktors mit elektrischer Energie.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine bekannte Walzanlage, eine bekannte Gieß-Walz-Anlage sowie ein bekanntes Verfahren zum Erzeugen eines Metallbandes dahingehend weiterzubilden, dass insbesondere dickeres Metallband mit Dicken beispielsweise > 6 mm besonders effektiv erwärmt und gewalzt wird, d. h. unter Einsatz von möglichst wenig elektrischer Energie.
Diese Aufgabe wird durch die Walzanlage gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
- dass es sich bei dem ersten Walzgerüst um mindestens ein Vorgerüst und bei dem zweiten Walzgerüst um ein erstes Walzgerüst aus einer Mehrzahl bzw. Reihe von Walzgerüsten einer Fertigwalzstraße handelt,
- dass die Energieversorgungseinrichtung ausgebildet ist, die obere und die untere Induktionsspule des Induktors mit gegenphasigen elektrischen Strömen und damit dem Induktor als Längsfeldinduktor zu betreiben, - dass eine obere Längsfeldinduktor-Verfahreinrichtung vorgesehen ist zum
Verfahren der oberen Induktionsspule senkrecht zur Oberseite des
Metallbandes und/oder eine untere Längsfeldinduktor-Verfahreinrichtung vorgesehen ist zum Verfahren der unteren Induktionsspule senkrecht zur Unterseite des Metallbandes, und
- dass der Abstand der oberen Induktionsspule von der Oberseite des
Metallbandes oder der Abstand der unteren Induktionsspule von der Unterseite des Metallbandes in einer Arbeitsposition weniger als 60 mm, vorzugsweise weniger als 20 mm beträgt.xxx
Der Hauptvorteil der Erfindung einer neuen Induktionsheizung für eine Walzanlage, insbesondere eine Warmbandstraße, besteht darin, die Vorteile bei den obig beschriebenen Induktortypen, nämlich die Anstellmöglichkeit der oberen bzw. unteren Induktorspulen und das effiziente Erwärmen dickerer Bänder oder Brammen zu kombinieren. Ganz besonders wichtig ist die Anstellbarkeit bzw. das Verfahren der oberen und/oder unteren Längsfeldinduktorspulen senkrecht zum Metallband, wenn die
Metallbanddicke im Bereich der Längsfeld-Induktionsheizungen von z. B. 6-20 mm - d. h. um z. B. ΔΗ = 14 mm - oder in einem anderen Anwendungsfall zwischen z. B. 32-70 mm - d. h. um z. B. ΔΗ = 38 mm - variiert. Allgemein macht die Anstellbarkeit der geteilten Längsfeldinduktoren Sinn bei Dickenvariationen von ΔΗ >6 mm oder besonders bevorzugt von ΔΗ > 15 mm.
Bei Verwendung eines Vorgerüstes innerhalb einer z. B. konventionellen Walzanlage verliert das Vorband zwischen dem Vorgerüst und dem ersten Walzgerüst der Fertigstraße besonders rasch an Temperatur. Insbesondere das„wartende"
Bandende kühlt aus, weil es länger vor der Fertigwalzstraße verweilen muss oder einfach kälter ist. Dies erfordert beim Walzen des Bandendes höhere Walzkräfte in der Fertigwalzstraße. Das erfindungsgemäße Vorsehen einer Induktionsheizung in Form eines Induktors ermöglicht es vorteilhafterweise, das Temperaturniveau am Bandende, aber auch über der gesamten Bandlänge soweit wie erforderlich anzuheben. Die Ansteuerung des Induktors mit gegenphasigen Strömen, so dass der Induktor als Längsfeldinduktor zwischen dem Vorgerüst und dem ersten Gerüst der Fertigwalzstraße betrieben werden kann, bietet insbesondere bei dickeren Bändern den Vorteil einer effizienteren Erwärmung. Schließlich ermöglicht die weiterhin beanspruchte Verfahrbarkeit der oberen und unteren Induktionsspule senkrecht zur Ebene des Metallbandes den Vorteil, dass der Abstand der beiden Spulen zum Metallband individuell optimal im Hinblick auf die jeweilige Metallbanddicke eingestellt werden kann, so dass ein möglichst effektiver Wärmeübergang in das Metallband möglich ist. In der Praxis wird in einer Arbeitsposition, d. h. wenn das Metallband während des Betriebs der Walzanlage ohne Störung durch den Induktor läuft, ein Abstand von weniger als 60 mm, vorzugsweise weniger als 20 mm jeweils einer Induktionsspule zum Metallband angestrebt. Vorteilhaft hat sich ein minimaler Abstand von 15 mm gezeigt.
Durch die beanspruchte Kombination der genannten Maßnahmen werden
insbesondere dickere Metallbänder mit Dicken von beispielsweise größer 6mm vor dem Einlaufen in eine Fertigwalzstraße optimal erwärmt.
Die Begriffe„Induktorspule" und„Induktionsspule" werden in der Beschreibung gleichbedeutend verwendet. Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel weist die Energiever-sorgungseinrichtung obere Kondensatoren auf, welche mit der oberen Induktionsspule zu einem oberen Teilschwingkreis verschaltet sind, und weist die Energieversorgungseinrichtung untere Kondensatoren auf, welche mit der unteren Induktionsspule zu einem unteren
Teilschwingkreis verschaltet sind. Die obere Längsfeldinduktor-Verfahreinrichtung ist dann ausgebildet zum Verfahren des oberen Teilschwingkreises senkrecht zur
Oberseite des Metallbandes und/oder die untere Längsfeldinduktor-Verfahreinrichtung ist dann ausgebildet zum Verfahren des unteren Teilschwingkreises senkrecht zur Unterseite des Metallbandes. Der oben beanspruchte Betrieb der oberen und unteren Induktionsspule des Induktors mit gegenphasigen elektrischen Strömen ermöglicht es, dass der Induktor, d. h. der Längsfeldinduktor C-förmig ausgebildet werden kann. Dies ermöglicht
vorteilhafterweise zusätzlich das Querverfahren des Längsfeldinduktors in die und aus der Linie des Metallbandes. Die Möglichkeit aus der Linie des Metallbandes herauszufahren ist insbesondere vorteilhaft bei einer Störung in der Walzanlage oder bei Vorliegen einer Welle in dem Metallband oder bei Vorliegen eines Skis am Kopf des Metallbandes. Die obere und die untere Induktionsspule können jeweils aus einer einzigen Windung oder aus einer Mehrzahl von parallel und vorzugsweise über Kreuz geschalteten Teilwindungen gebildet sein. Das Vorsehen einer einzigen Windung wird oftmals bei hohen Frequenzen gewählt. Um eine möglichst gleichmäßige Stromverteilung bei der Parallelschaltung von Windungen zu bewirken, ist ein Stürzen, d. h. eine Überkreuz- Verschaltung der Wicklungen vorzusehen. Diese aus der Elektromotorentechnik bekannte Technik sorgt dafür, dass ein außen liegender Teilleiter im Hinleiter und beim Rückleiter innen angeordnet ist. Durch diese kreuzweise Verschaltung vergleichmäßigt sich die Strombelastung der parallelen Leiter. Da sich die Leiter an den Wickelköpfen kreuzen müssen, sollten diese besonders streufeldarm ausgeführt sein. Durch die Kreuz-Verschaltung werden auch gleiche Teilinduktivitäten erreicht.
Die Energieversorgungseinrichtung ist vorteilhafterweise ausgebildet, die
Induktionsspulen und die Teilschwingkreise - je nach Dicke des Metallbandes - mit Strom- oder Spannungs-Frequenzen zwischen 2 kHz und 30 kHz zu betreiben. Dabei steigt die Frequenz mit geringer werdender Banddicke.
Die Anzahl der Teilwindungen pro Induktionsspule liegt, je nach Frequenz, zwischen 3 und 15. Je größer die Anzahl der Teilwindungen ist, desto feiner verteilt sich der Strom. Aber auch die Komplexität des Induktors steigt mit größerer Anzahl von Teilwindungen. Die Induktorwindungen sind typischerweise überdeckt mit
Blechpaketen aus laminierten, geschichteten Elektroblechen zur Reduzierung des Streufeldes. Diese Maßnahme ist sinnvoll und notwendig, weil die oberen und unteren Induktionsspulen in unmittelbarer Nähe zu anderen Walzwerkskomponenten installiert werden. Da die anderen Walzwerkskomponenten fast ausschließlich aus feritischen Werkstoffen hergestellt sind, darf von den Induktionsspulen des Längsfeld- oder des Querfeldinduktors kein Streufeld austreten und die anderen Walzwerkskomponenten mit aufheizen.
Neben dem beanspruchten Längsfeldinduktor zwischen dem mindestens einen Vorgerüst und dem ersten Walzgerüst der Fertigstraße kann auch mindestens ein Querfeldinduktor in der Walzanlage vorgesehen sein, welcher dann zusätzlich zu dem mindestens einen Längsfeldinduktor betrieben werden kann. Mit den
Querfeldinduktoren soll nicht nur die Bandmitte erwärmt werden, sondern gleichzeitig werden die Bandkanten verstärkt erhitzt, um effizient eine gleichmäßige
Bandtemperatur über die Fertigbandbreite zu erzeugen.
Eine obere Querfeldinduktorspule bzw. ein oberer Querfeldinduktor-Teilschwingkreis und eine untere Querfeldinduktorspule bzw. ein unterer Querfeldinduktor- Teilschwingkreis des Querfeldinduktors sind dann ebenfalls mit Hilfe zugeordneter Querfeldinduktor-Verfahreinrichtungen jeweils senkrecht zu der von dem Metallband aufgespannten Ebene und/oder quer zur Längsrichtung des Metallbandes verfahrbar.
Die obere und untere Querfeldinduktor-Verfahreinrichtung und/oder die obere und/oder untere Längsfeldinduktor-Verfahreinrichtung werden typischerweise von einer Steuereinrichtung angesteuert.
Es kann eine Temperatur-Messeinrichtung vorgesehen sein zum Erfassen der Verteilung der Temperatur des Metallbandes über seiner Breite und die
Steuereinrichtung kann dann ausgebildet sein zum Ansteuern der oberen und/oder unteren Längsfeldinduktor-Verfahreinrichtung, der oberen und/oder unteren
Querfeldinduktor-Verfahreinrichtung und/oder eines Induktorwagens so, dass der Längsfeldinduktor oder der Querfeldinduktor im Ansprechen auf die gemessene Temperatur-Verteilung so positioniert werden kann, dass die Differenz zwischen der gemessenen Temperaturverteilung und einer vorgegebenen Solltemperaturverteilung über der Breite des Metallbandes hinter der Fertigwalzstraße minimal wird. Mehrere Längsfeld- oder Querfeld induktoren können vorzugsweise über der Länge der Anlage verteilt angeordnet sein.
Alternativ oder zusätzlich kann eine Sensoreinrichtung vorgesehen sein zum
Detektieren einer Unregelmäßigkeit in dem Metallband, wie einem Ski am Kopf des Metallbandes, einer Welle oder einem Bogen in dem Metallband oder einer sonstigen Störung des Walzprozesses. Auch in diesem Fall ist die Steuereinrichtung ausgebildet zum Ansteuern der oberen und/oder unteren Längsfeldinduktor-Verfahreinrichtung und/oder der oberen und/oder unteren Querfeldinduktor-Verfahreinrichtung und/oder des Induktionswagens derart, dass der Abstand der Induktionsspulen von der Oberseite oder der Unterseite des Metallbandes im Bereich der Unregelmäßigkeit geeignet geändert wird und/oder die Induktoren aus der Linie des Metallbandes heraus verfahren werden.
Weiterhin kann mindestens ein Berührungssensor vorgesehen sein zum Detektieren einer Berührung des Längsfeldinduktors und/oder Querfeldinduktors durch das Metallband. In diesem Fall ist die Steuereinrichtung ausgebildet zum Ansteuern der Verfahreinrichtungen so, dass der Längsfeldinduktor und/oder der Querfeldinduktor in Dickenrichtung geöffnet und/oder seitlich aus der Linie des Metallbandes
herausgefahren wird. Durch den Einsatz von Liquid Core Reduction, d. h. einer Veränderung der
Brammendicke innerhalb der Gießanlage, ändern sich die Dicken, mit welchen das Metallband aus der Gießanlage in einen Ofen oder das mindestens eine Vorgerüst der Walzanlage eintritt. Auch innerhalb der Walzstraße hinter einem Vorgerüst oder zwischen den einzelnen Walzgerüsten einer Fertigwalzstraße ändern sich jeweils die Dicken des Metallbandes. Aufgrund ihrer Anstellbarkeit quer zur Ebene des
Metallbandes sind die beanspruchten Längsfeld- und
Querfeldinduktoren an den genannten Stellen jeweils optimal auf die individuelle Dicke des Metallbandes anstellbar. Weil die Induktoren, insbesondere die
Längsfeldinduktoren, jeweils C-förmig ausgebildet bzw. seitlich offen sind, sind sie zusätzlich auch bei größeren Toleranzen bezüglich des seitlichen Verlaufens des Metallbandes gut einsetzbar.
Die oben genannte Aufgabe wird bezüglich der Gieß-Walz-Anlage durch den
Gegenstand des Anspruchs 16 gelöst. Die Vorteile dieser Lösung entsprechen den oben mit Bezug auf die beanspruchte Walzanlage genannten Vorteilen. Zwischen der Gießmaschine und der Walzstraße kann ein Ofen geschaltet sein und vorteilhafterweise kann dann zwecks weiterer Aufheizung ein weiterer
Längsfeldinduktor und/oder der Querfeldinduktor zwischen den Ofen und das Vorgerüst geschaltet sein. Besonders vorteilhaft ist die Anordnung des weiteren Längsfeldinduktors zwischen dem Ofen und dem mindestens einen Vorgerüst, auch die Anordnung des Längsfeldinduktors zwischen dem Vorgerüst und dem ersten Gerüst der Fertigwalzstraße und die Anordnung eines Querfeld-Induktors zwischen einzelne Gerüste der Fertigwalzstraße. Bezüglich des Verfahrens wird die oben genannte Aufgabe durch die Ansprüche 19 bis 27 gelöst. Ein erfindungsgemäßer Längsfeldinduktor zur Verwendung in einer Walzanlage ist Gegenstand von Anspruch 28. Die Vorteile dieser verfahrensmäßigen Lösungen entsprechen den oben mit Bezug auf die Walzanlage und die Gieß-Walz- Anlage genannten Vorteilen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Walzanlage, der Gieß-Walz-Anlage sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Weitere allgemeine Aussagen zum Gegenstand der Erfindung:
Der Einsatz von geteilten, anstellbaren Induktionsspulen des Längsfeldinduktors eignet sich insbesondere für Dicken des Metallbandes > 6 mm, weil in diesem Dickenbereich der erfindungsgemäße nicht geschlossene Längsfeldinduktor einen besseren Wirkungsgrad bietet als der Querfeldinduktor und/oder der mit
Rahmenstruktur ausgebildete geschlossene Längsfeldinduktor. Der
erfindungsgemäße geteilte, anstellbare Längsfeldinduktor wird vorzugsweise bei einem Bandtemperaturbereich von > 750°C verwendet. Er eignet sich insbesondere zum Endloswalzen (Definition siehe weiter unten) oder auch zum konventionellen Walzen von Flachprodukten in einer Warmbandstraße. Der Abstand d der
Induktorfläche von dem Metallband, d. h. der Abstand zwischen der dem Metallband zugewandten Seite bzw. Fläche einer Induktionsspule zu dem Metallband beträgt während des aktiven Betriebs des Längsfeldinduktors, wie gesagt, vorzugsweise weniger als 20 mm. Beim Anfahren der Anlage oder bei einer Störungsbeseitigung kann ein Sicherheitsabstand der Induktionsspulen zum Metallband auch mehr als 100 mm, in Ausnahmefällen auch mehr als 500 mm betragen.
Die geteilten, anstellbaren Längs- und auch Querfeldinduktoren werden bevorzugt bei einem Endlos-Gießwalzprozess eingesetzt. Bei dieser Fahrweise sind die Gießanlage und die Walzanlage über den Gießstrang verbunden. Beide Anlagen sind dann gekoppelt und arbeiten mit dem gleichen Massenfluss. Dieser Prozess muss irgendwann gestartet werden und genau dann ist eine Induktionsheizung, die aus geteilten Induktoren (oben, unten) besteht, die anstellbar und seitlich offen sind, besonders vorteilhaft. Diese Bauweise ist auch vorteilhaft beim Anfahr- und
Ausfädelprozess oder in einer Störungssituation.
Anfahren des Endlos-Gießwalzprozesses unter Verwendung von geteilten, anstellbaren Längsfeldinduktoren:
Bei diesem Einfädelvorqanq des Bandkopfes ist/sind die teilbaren
Längsfeldinduktoren weiter geöffnet oder/und alternativ in Warteposition neben dem Band, weil mit einem Band-Ski oder Bandwellen bzw. -bögen gerechnet werden muss.
Nach Passieren des jeweiligen Induktors oder nach Aufbau eines Bandzuges zwischen den zwei Gerüsten oder zwischen einem Gerüst und Treiber werden die geöffneten Induktoren auf den engen Betriebsabstand, d. h. eine enge Arbeitsposition angestellt oder erst in die Walzlinie gebracht und dann angestellt.
Erst in Betriebsposition oder nahe der Betriebsposition wird der jeweilige Induktor aktiviert und das Band durch den Induktor geheizt.
- Bei Verstellung (z. B. Verminderung) der Dicke werden die Induktorpositionen entsprechend nachgefahren (z. B. enger gestellt). Ausfädeln des Brammen- bzw. Bandendes nach dem Gießende oder Abbruch des Endlos-Gießwalzprozesses: - Kurz bevor das Bandende das Gerüst vor der jeweiligen Induktorstrecke verlässt und der Bandzug abgebaut wird, wird der teilbare Längsfeldinduktor wieder geöffnet oder/und der Induktor herausgefahren, um auch dort eine
Beschädigung oder Berührung der Induktoren zu vermeiden. Diese Fahrweise muss nicht zwangsläufig stattfinden, die Anlage kann aber sicherheitshalber so betrieben werden.
Störungsschutz während des Walzvorgangs:
Kommt es zu einem Walzunfall oder andere Massenflussstörungen im Filetteil des Bandes so besteht die Gefahr, dass sich ein Bandbogen im Bereich des
Induktors bildet und eine Berührung des Bandes am Induktor stattfindet. Auch in diesem Fall wird der geteilte Längsfeldinduktor geöffnet.
Zur Störungsbeseitigung wird der Längsfeldinduktor ggf. auch aus der Walzlinie heraufgefahren.
Eine eventuelle Berührung des Bandes an dem Induktor wird durch optische oder mechanische Sensoren detektiert. Vorteilhafterweise werden
Bewegungssensoren z. B. Beschleunigungsgeber am Längsfeldinduktor oder an einer Längsfeldinduktorgruppe angebracht (oben oder/und ggf. unten). Bei einem Berührungssignal oder Berührungsgefahr wird die
Längsfeldinduktionsheizung entsprechend oben, unten oder beidseitig aufgefahren.
Obige Fahrweise bzw. Einsatz von anstellbaren Induktoren findet vorzugsweise bei Endlos-Bandgießprozessen insbesondere zwischen zwei Fertiggerüsten statt, die einen Gerüstabstand von 5m bis < 40 m aufweisen und die im Endlosmode betrieben werden.
Zur Steuerung der Anfahr- und Au sfädel Strategie beim Endlos-Bandgießprozess wird ein Prozessmodell eingesetzt, welche/welches die Setzung der Walzgerüste und Aktivierung der Induktoren steuert bzw. regelt.
Insbesondere werden auch die Bandbereiche unterschiedlicher Bandtemperatur durch die Walzstraße verfolgt und die Auswirkung der Temperaturunterschiede auf die Gerüstbelastung und Gerüstanstellung berücksichtigt. D. h., der kalte Bandkopf wird auf eine höhere Banddicke eingestellt bzw. die Abnahmen begrenzt und so z. B. auch die Gerüstbelastung in zulässigen Grenzen gehalten.
Der Erfindung sind neun Figuren beigefügt, wobei
Figur 1 eine Walzanlage mit eingebauten erfindungsgemäßen Induktoren;
Figur 2 die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Längsfeldinduktors
zwischen dem Vorgerüst und dem ersten Gerüst der Fertigwalzstraße;
Figur 3 einen Längsfeld induktor gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figur 4 Verfahreinrichtungen für einen Längsfeld- oder Querfeldinduktor
senkrecht zur Ebene des Metallbandes sowie einen Induktionswagen zum Verfahren des Längs- oder Querfeldinduktors quer zum Metallband;
Figur 5 die Verwendung einer Temperaturmesseinrichtung und
Sensoreinrichtungen zum Detektieren einer Unregelmäßigkeit
Metallband zum geeigneten Verfahren der Induktoren; Figur 6 eine Gieß-Walz-Anlage mit einem Beispiel für den Einsatz der erfindungsgemäßen Längsfeld- und Querfeld Induktoren;
Figur 7 den Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen geteilten anstellbaren
Längsfeldinduktoren in Abhängigkeit der Banddicke und im Vergleich zu Längsfeldinduktoren mit geschlossener Rahmenstruktur und zu
Querfeldinduktoren;
Figur 8 einen Längsfeldinduktor mit geschlossener Rahmenstruktur gemäß dem
Stand der Technik; und
Figur 9 einen Querfeldinduktor gemäß dem Stand der Technik zeigt.
Die Erfindung wird nachfolgend in Form von Ausführungsbeispielen unter
Bezugnahme auf die genannten Figuren detailliert beschrieben. In allen Figuren sind gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Walzanlage 400. Sie umfasst ein Vorgerüst 420 sowie eine dem Vorgerüst in Materialflussrichtung nachschaltete Fertigwalzstraße 440 mit den Fertigwalzgerüsten F1 - FN. In
Materialflussrichtung R umfasst die Walzanlage 400 hinter der Fertigwalzstraße 440 eine Kühleinrichtung 450 sowie eine Haspeleinrichtung 460.
Zwischen dem Vorgerüst 420 und dem ersten Walzgerüst F1 der Fertigwalzstraße 440 ist ein erfindungsgemäß ausgebildeter Längsfeld-Induktor 170 angeordnet.
Zusätzlich können vor der Fertigwalzstraße und/oder zwischen einzelnen Gerüsten der Fertigwalzstraße 440 Querfeld induktoren 180 oder weitere Längsfeldinduktoren 170 angeordnet sein. Figur 2 veranschaulicht die Wirkungsweise des Längsfeldinduktors 170: Ohne das Vorhandensein des Längsfeldinduktors 170 würde die Temperatur des Metallbandes in z. B. der konventionellen Walzstraße gemäß der durchgezogenen Linie in Figur 2 vor dem Einlauf in das erste Gerüst F1 der Fertigwalzstraße 440 vom Bandkopf zum Bandende hin stark abfallen. Dies hätte die im allgemeinen Teil der Beschreibung erwähnten Nachteile zur Folge. Vorteilhafterweise bewirkt der erfindungsgemäße Längsfeldinduktor zwischen dem Vorgerüst 420 und dem ersten Gerüst F1 der Fertigwalzstraße 440, dass die Temperatur des Metallbandes 200 vom Bandkopf bis zum Bandende auf hohem Niveau konstant gehalten werden kann, wie dies in Figur 2 durch die horizontale gestrichelte Linie angedeutet ist.
Aus dem Vorgerüst kann der Bandkopf mit einem Ski auslaufen. Dieser wird nach dem Stand der Technik vor der Induktionsheizung mit einer Rollenrichtmaschine beseitigt oder vermindert. Gelingt das nicht und ein Ski wird dennoch detektiert, so wird das Vorband zurückgefahren und abgeschoben. Dies ist nachteilig.
Ein geteilter, anstellbarer Längsfeldinduktor deren Öffnungsweite vergrößert werden kann (Anheben des oberen Induktor und/oder Absenken des unteren Induktors), kann einen sicheren Transport durch die Induktionsheizstrecke vornehmlich am Kopf gewährleisten. Abhängig davon, ob ein Ski oder Bandbogen detektiert wird oder auch eine Walzstörung austritt oder auch generell ohne Bandformerfassung, wird der Induktorabstand vergrößert. Nach Durchlaufen des Bandkopfes (z. B. skibehaftet) kann dann der Induktor wieder geschlossen und das Vorband geheizt werden. Es kann so auf eine Rollenrichtmaschine oder andere Maßnahmen vor einer geteilten, anstellbaren Längsfeldinduktionsheizung verzichtet werden, wenn an jedem skibehafteten nicht zu heizenden Bandkopf der Induktorspalt vergrößert wird.
Figur 3 zeigt den konstruktiven Aufbau des erfindungsgemäßen Längsfeldinduktors 100, 170. Er umfasst eine obere Induktionsspule 1 10, welche oberhalb des zu erwärmenden Metallbandes 200 angeordnet ist und eine untere Induktionsspule 120, welche unterhalb des zu erwärmenden Metallbandes gegenüberliegend zu der oberen Induktionsspule 1 10 angeordnet ist. Die beiden Induktionsspulen 1 10, 120 werden von einer Energieversorgungseinrichtung 130 mit elektrischer Energie, genauer gesagt mit gegenphasigen elektrischen Strömen gespeist. Aufgrund dieses Betriebs der oberen und der unteren Induktionsspule mit gegenphasigen Strömen wirkt der Induktor 100 als Längsfeldinduktor 170. Im Unterschied zu traditionellen
Längsfeldinduktoren bietet die in Figur 3 beschriebene Ausbildung des
Längsfeldinduktors den Vorteil, dass die obere Induktionsspule 1 10 und die untere Induktionsspule 120 unabhängig voneinander vertikal verschiebbar sind, so dass der Abstand der oberen Induktionsspule zur Oberseite des Metallbandes 200 und der Abstand der unteren Induktionsspule 120 zur Unterseite des Metallbandes 200 individuell in gewünschter Weise und in Abhängigkeit der Dicke des Metallbandes 200 eingestellt werden können.
Figur 4 veranschaulicht, dass der oberen Induktionsspule 110 typischerweise ein oberer Kondensator 1 15 zugeordnet ist, wobei die obere Induktionsspule und der obere Kondensator 115 zu einem oberen Teilschwingkreis verschaltet sind. Analog ist die untere Induktionsspule mit einem zugeordneten Kondensator 125 zu einem unteren Teilschwingkreis verschaltet. Dem oberen Teilschwingkreis ist eine obere Längsfeldinduktor- Verfahreinrichtung 140 zugeordnet zum Verfahren des oberen Teilschwingkreises oder zumindest der oberen Spule 1 10 senkrecht zu der von dem Metallband 200 ausgebildeten Ebene. Analog ist dem unteren Teilschwingkreis eine untere Längsfeldinduktor- Verfahreinrichtung 150 zugeordnet zum Verfahren des unteren Teilschwingkreises oder zumindest der unteren Induktionsspule 120 senkrecht zu der von dem Metallband 200 aufgespannten Ebene. Die obere und die untere Induktionsspule 1 10, 120 des Längsfeldinduktors 100, 170 oder deren Gehäuse sind, wie in Figur 4 gezeigt, C-förmig ausgebildet zum
Querverfahren des Induktors mit Hilfe des Induktorwagens 142 oder einem ähnlichen Querverfahrmechanismus in die oder aus der Linie des Metallbandes 200. Die Linie entspricht der Materialflussrichtung R, welche in Figur 4 in die Zeichenebene hinein oder aus dieser heraus gerichtet ist. Wie bereits oben unter Bezugnahme auf Figur 1 erwähnt, kann die Walzanlage 400 zusätzlich zu dem mindestens einen Längsfeldinduktor 100, 170 zwischen dem Vorgerüst 120 und dem ersten Gerüst F1 der Fertigwalzstraße 440 einen
Querfeldinduktor 180 aufweisen. Der Querfeldinduktor ist in bekannter Weise, wie oben im Stand der Technik unter Bezugnahme auf Figur 9 beschrieben, ausgebildet. Die oben mit Bezug auf den Längsfeldinduktor 100, 170 beschriebene Anordnung gemäß Figur 4 gilt gleichermaßen auch für den Querfeldinduktor 180. Konkret umfasst der Querfeldinduktor 180 eine der Oberseite des Metallbandes 200 zugeordnete obere Querfeldinduktorspule 182 und eine der Unterseite des Metallbandes 200 zugeordnete untere Querfeldinduktorspule 184. Auch den Querfeldinduktorspulen 182, 184 können Kondensatoren 1 15, 125 zugeordnet sein, welche zusammen mit den Induktorspulen jeweils Teilschwingkreise ausbilden. Es ist eine obere
Querfeldinduktor- Verfahreinrichtung 186 vorgesehen zum Verfahren der oberen Querfeldinduktorspule 182 bzw. des oberen Querfeldinduktor-Teilschwingkreises senkrecht zu der von dem Metallband aufgespannten Ebene. Gleichermaßen ist eine untere Querfeldinduktor- Verfahreinrichtung 188 vorgesehen zum Verfahren der unteren Querfeldinduktorspule 184 bzw. des unteren Querfeldinduktor- Teilschwingkreises ebenfalls senkrecht zu der von dem Metallband aufgespannten Ebene.
Die obere und untere Querfeldinduktor- Verfahreinrichtung 186, 188 und/oder die obere und untere Längsfeldinduktor- Verfahreinrichtung 140, 150 können eine bauliche Einheit bilden. Dieser baulichen Einheit ist vorzugsweise ein Induktorwagen 142 zugeordnet zum Verfahren des Längsfeldinduktors und/oder des
Querfeldinduktors quer zur Längsrichtung des Metallbandes aus der Linie des
Metallbandes heraus oder in die Linie des Metallbandes 200 hinein.
Die Querfeldinduktor- Verfahreinrichtungen 186, 188 und/oder die Längsfeldinduktor- Verfahreinrichtungen 140, 150 oder der Induktorwagen 142 werden von einer
Steuereinrichtung 187 angesteuert; siehe Figur 4. Figur 5 zeigt eine Draufsicht auf das Metallband 200. Zu erkennen ist eine Temperatur-Messeinrichtung 190 und ggf. 550 zum Erfassen der Verteilung der Temperatur über dessen Breite. Die Temperatur-Messeinrichtung 190 ist
vorzugsweise hinter dem letzten Walzgerüst FN der Fertigwalzstraße 440 angeordnet. Die gemessene Temperaturverteilung wird als Eingangsgröße der Steuereinrichtung 187 zugeführt, damit diese im Ansprechen auf die Temperaturverteilung die obere und/oder die untere Längsfeldinduktor-Verfahreinrichtung 140, 150 und/oder die obere und/oder die untere Querfeldinduktor- Verfahreinrichtung 186, 188 und/oder den Induktorwagen 142 geeignet ansteuert. Geeignet heißt in diesem Fall, dass der Induktor 100, d. h. der Längsfeldinduktor 170 oder der Querfeldinduktor 180 im
Ansprechen auf den notwendigen Energieeintrag und auf die gemessene Temperatur- Verteilung so positioniert wird, dass die Differenz zwischen der gemessenen
Temperaturverteilung hinter der Fertigwalzstraße 440 und einer vorgegebenen Solltemperaturverteilung an gleicher Position über der Materialbreite minimal wird. Durch Berücksichtigung der Effekte an den Induktoren und in der Walzstraße können die Eigenschaften des Fertigproduktes über der Breite optimal eingestellt werden.
Für die geeignete Ansteuerung der Induktoren (Leistungen, Induktoranstellungen) mit Hilfe eines Prozessmodells wird auch optional die Eingangstemperaturverteilung 550 berücksichtig.
Weiterhin kann eine Sensoreinrichtung 195 vorgesehen sein zum Detektieren einer Unregelmäßigkeit in dem Metallband 200, wie einem Ski z. B. am Kopf des
Metallbandes, einer Welle oder einem Bogen in dem Metallband oder einer sonstigen Störung des Walzprozesses. Die Sensoreinrichtung 187 ist dann im Ansprechen auf ein Signal der Sensoreinrichtung, welches die Unregelmäßigkeit repräsentiert, ausgebildet zum Ansteuern der Längsfeldinduktor- Verfahreinrichtungen 140, 150 und/oder der Querfeldinduktor- Verfahreinrichtungen 186, 188 oder des
Induktorwagens 142 derart, dass der Abstand d der Induktorspulen von der
Oberseite/Unterseite des Metallbandes im Bereich der Unregelmäßigkeit geeignet geändert wird und/oder die Induktoren aus der Linie des Metallbandes heraus verfahren werden. Weiterhin kann zumindest ein Berührungssensor 198 vorgesehen sein, z. B. in Form eines Bewegungssensors oder eines Beschleunigungsgebers zum Detektieren einer Berührung des Längsfeld induktor 170 und/oder den Querfeldinduktor 180 durch das Metallband 200. Die Steuereinrichtung 187 ist dann im Ansprechen auf ein Signal des Berührungssensors, welches die eventuelle Berührung repräsentiert, ausgebildet zum Ansteuern der Längsfeldinduktor- Verfahreinrichtungen 140, 150 und/oder der Querfeldinduktor-Verfahreinrichtungen 186, 188 und/oder des Induktorwagens 142 derart, dass der Längsfeldinduktor 100, 170 und/oder der Querfeldinduktor 180 bei Berührung des Metallbandes 200 in Dickenrichtung geöffnet und/oder seitlich aus der Linie herausgefahren wird.
Figur 6 zeigt die erfindungsgemäße Gieß-Walz-Anlage 500. Sie umfasst eine
Gießmaschine 300 zum Erzeugen des Metallbandes 200 sowie die bereits
beschriebene, der Gießmaschine 300 in Materialflussrichtung R nachgeschaltete Walzanlage 400. Gemäß einer ersten Ausführungsform ist zwischen die
Gießmaschine 300 und die Walzstraße 400 ein Ofen 350 geschaltet. Die Walzanlage 400 weist, wie oben bereits beschrieben, zwischen dem mindestens einen Vorgerüst 420 und dem ersten Gerüst F1 der Fertigwalzstraße 440 einen erfindungsgemäßen Längsfeldinduktor 170 und/oder Querfeldinduktor 180 auf. Zwischen den Ofen 350 und dem mindestens einem Vorgerüst 420 kann ein weiterer Längsfeldinduktor 170 und/oder der Querfeldinduktor 180 geschaltet sein.
Konkret kann auch der weitere Längsfeldinduktor 170 zwischen den Ofen 350 und dem Vorgerüst geschaltet sein und kann der Querfeldinduktor 180 zwischen einzelne der Fertigwalzgerüste der Fertigwalzstraße geschaltet sein.
Figur 7 veranschaulicht das bevorzugte Einsatzgebiet des erfindungsgemäßen geteilten Längsfeldinduktors ohne Rahmenstruktur, d. h. mit individuell senkrecht zur Ebene des Metallbandes anstellbarer oberer und unterer Induktionsspule. Die gestrichelten Linien zeigen den Verlauf des elektrischen Wirkungsgrades für einen Längsfeldinduktor mit geschlossenem Induktorrahmen, dessen obere und untere Induktionsspule nicht an die jeweiligen Dickenverhältnisse des Metallbandes anpassbar sind. Die strichpunktierte Linie zeigt den Verlauf des Wirkungsgrades für einen Querfeldinduktor und die beiden durchgezogenen Linien zeigen den Verlauf des elektrischen Wirkungsgrades in Abhängigkeit der Banddicke für einen
Längsfeldinduktor mit vorteilhafterweise individuell anstellbarer oberer und/oder unterer Induktionsspule in Abhängigkeit der Banddicke. Sowohl die gestrichelten Linien für den geschlossenen Längsfeldinduktor wie auch die durchgezogenen Linien für den geteilt anstellbaren Längsfeldinduktor sind jeweils für zwei verschiedene Frequenzen f, f,, fm und fn angegeben, wobei die verschiedenen Frequenzen jeweils optimal im Hinblick auf die Banddicken-Einsatzbereiche gewählt werden. Allgemein veranschaulicht das Diagramm gemäß Figur 7, dass der elektrische Wirkungsgrad besonders hoch ist bei der Verwendung von Querfeld induktoren (strichpunktierte Linie) für Banddicken < 6 mm. Im Unterschied dazu ist für Banddicken von z. B. 100 mm der Wirkungsgrad besonders groß bei der Verwendung von Längsfeldinduktoren, wobei es dann egal ist, ob geteilte anstellbare Längsfeldinduktoren oder geschlossene Längsfeldinduktoren verwendet werden. Unabhängig davon ist zu erkennen, dass für mittlere Banddicken zwischen ca. 6 und z. B. 100 mm die Verwendung von
Längsfeldinduktoren mit individuell anstellbarer oberer und unterer Induktionsspule (durchgezogene Linien) elektrisch besonders effektiv ist; siehe den senkrecht schraffierten Bereich in Figur 7.
Die Erfindung betrifft schließlich ein Verfahren zum Erzeugen eines Metallbandes mit einer erfindungsgemäßen Walzanlage 400 oder einer erfindungsgemäßen Gieß-Walz- Anlage 500. Die Walzanlage und die Gieß-Walz-Anlage umfassen jeweils mindestens einen Längsfeldinduktor 170 sowie optional zusätzlich mindestens einen
Querfeldinduktor 180. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass der Abstand d der oberen und unteren anstellbaren Induktorspulen des Längsfeldinduktors oder des Querfeldinduktors während des Walzens des Filets des Metallbandes 200 in
Abhängigkeit der jeweiligen Dicke des Metallbandes auf einen geeigneten
Betriebsabstand d < 60 mm eingestellt wird. Dieser Betriebsabstand wird während des Walzens des Filets vorzugsweise auf einem Abstand von d < 20 mm konstant gehalten. Vorteilhaft hat sich ein minimaler Abstand von 15 mm gezeigt. Die obere und/oder die untere anstellbare Induktorspule des Längsfeldinduktors und gegebenenfalls auch die des Querfeldinduktors werden während des
Einfädelvorgangs des Kopfes des Metallbandes in ein Walzgerüst entweder auf einen vordefinierten Sicherheitsabstand aufgefahren oder nach außerhalb der Bandlinie verfahren. Erst nach Abschluss des Einfädelvorgangs werden die Induktionsspulen, gleichbedeutend mit Induktorspulen, auf den jeweils geeigneten Betriebsabstand eingestellt. Erst wenn der jeweils gewünschte Betriebsabstand d zu dem Metallband erreicht ist oder dem nahe kommt, werden die Induktoren 100, 170, 180 aktiviert, d. h. mit elektrischer Energie beaufschlagt. Die erfindungsgemäße
Energieversorgungseinrichtung 130 ist ausgebildet zum Versorgen aller elektronischer Komponenten, d. h. insbesondere der Induktionsspulen und der Verfahreinrichtungen und des Induktorwagens mit elektrischer Energie. Die oberen und unteren Induktionsspulen 1 10, 120, 184, 186 des Längsfeldinduktors 170 und/oder des Querfeld induktors 180 werden wieder auf den vordefinierten
Sicherheitsabstand aufgefahren z. B. kurz bevor das Ende des Metallbandes 200 ein Walzgerüst vor dem jeweiligen Längsfeldinduktor oder Querfeldinduktor verlässt oder wenn ein zuvor bestehender Bandzug abgebaut wird oder wenn ein Walzunfall passiert war oder bei einer anderen Störung des Massenflusses. Alternativ zum Auffahren auf den vordefinierten Sicherheitsabstand können die Induktionsspulen auch aus der Linie des Metallbandes herausgefahren werden.
Die Gieß-Walz-Anlage wird vorzugsweise in einem Endlosmode und/oder in einem Semi-Endlosmode betrieben. Eine Definition des„Endlosmode" ist oben im
allgemeinen Teil der Beschreibung gegeben. Der Begriff„Semi-Endlosmode" meint ein Gießen einer langen Bramme, die Platz in dem Ofen 350 findet, und ein
anschließendes Walzen und Trennen der Bänder vor dem Haspel zu einigen Coils. Je nach Länge des Ofens werden z. B. 5 verbundene Brammen nacheinander kontinuierlich gewalzt (ähnlich wie Endlos) und erst hinter der Fertigstraße mit der Schere geteilt und zu z. B. 5 Einzelcoils gewickelt. Bezugszeichenliste
100 Induktor
1 10 obere Längsfeld-Induktorspule
1 15 obere Kondensatoren
120 untere Längsfeld-Induktorspule
125 untere Kondensatoren
130 Energieversorgungseinrichtung
140 obere Langsfeldinduktor- Verfahreinrichtung
142 Induktorwagen
150 untere Langsfeldinduktor- Verfahreinrichtung
170 Langsfeldinduktor
180 Querfeldinduktor
182 obere Querfeldinduktorspule
184 untere Querfeldinduktorspule
186 obere Querfeldinduktor- Verfahreinrichtung
187 Steuereinrichtung
188 untere Querfeldinduktor- Verfahreinrichtung
190 Temperatur-Messeinrichtung
195 Sensoreinrichtung
198 Berührungssensor
200 Metallband
300 Gießmaschine
350 Ofen
400 Walzanlage
420 Vorgerüst
430 Trenneinrichtung
440 Fertigwalzstraße
450 Kühleinrichtung
460 Haspeleinrichtung
500 Gieß-Walz-Anlage 550 Temperatur-Messeinrichtung
Fi Zweites Walzgerüst = erstes Fertigwalzgerüst
FrFn: Fertigwalzgerüst
d Abstand
R Materialflussrichtung
ΔΗ Variation der Metallbanddicke

Claims

Patentansprüche:
1. Walzanlage (400) mit
mindestens einem ersten (420) und einem zweiten Walzgerüst;
mindestens einem zwischen dem ersten und dem zweiten Walzgerüst angeordneten Induktor (100) zum Erwärmen von einem durch den Induktor bewegten Metallband (200), wobei der Induktor eine obere Induktionsspule (1 10), welche oberhalb des zu erwärmenden Metallbandes (200) angeordnet ist, und eine untere Induktionsspule (120), welche unterhalb des zu
erwärmenden Metallbandes gegenüberliegend zu der oberen Induktionsspule angeordnet ist, aufweist; und
einer Energieversorgungseinrichtung (130) zum Versorgen der oberen und der unteren Induktionsspule mit elektrischer Energie;
dadurch gekennzeichnet,
dass es sich bei dem ersten Walzgerüst um mindestens ein Vorgerüst (420) und bei dem zweiten Walzgerüst (F1 ) um ein erstes Walzgerüst aus einer
Mehrzahl von Walzgerüsten einer Fertigwalzstraße handelt;
dass die Energieversorgungseinrichtung (130) ausgebildet ist, die obere und die untere Induktionsspule (1 10, 120) des Induktors (100) mit gegenphasigen elektrischen Strömen und damit den Induktor als Längsfeld-Induktor (170) zu betreiben;
dass eine obere Längsfeldinduktor- Verfahreinrichtung (140) vorgesehen ist zum Verfahren der oberen Induktionsspule (110) senkrecht zur Oberseite des Metallbandes (200) oder/und eine untere Längsfeldinduktor-Verfahreinrichtung (150) zum Verfahren der unteren Induktionsspule (120) senkrecht zur
Unterseite des Metallbandes (200); und
dass der Abstand (d) der oberen Induktionsspule (110) von der Oberseite des Metallbandes und/oder der Abstand d der unteren Induktionsspule (120) von der Unterseite des Metallbandes in einer Arbeitsposition d<60mm, bevorzugt d<20mm beträgt.
2. Walzanlage (400) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Energieversorgungseinrichtung (130) obere Kondensatoren (1 15) aufweist, welche mit der oberen Induktionsspule (110) zu einem oberen Teilschwingkreis verschaltet sind, und untere Kondensatoren (125) aufweist, welche mit der unteren Induktionsspule (120) zu einem unteren
Teilschwingkreis verschaltet sind; und
dass die obere Längsfeldinduktor-Verfahreinrichtung (140) ausgebildet ist zum Verfahren des oberen Teilschwingkreises senkrecht zur Oberseite des
Metallbandes oder/und dass die untere Längsfeldinduktor-Verfahreinrichtung (150) ausgebildet ist zum Verfahren der unteren Induktionsspule (120) senkrecht zur Unterseite des Metallbandes (200).
3. Walzanlage (400) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die obere und die untere Induktionsspule (1 10, 120) des Längsfeld induktors (100) oder deren Gehäuse C-förmig ausgebildet sind zum Querverfahren des Längsfeldinduktors in die und aus der Linie des Metallbandes (200).
4. Walzanlage (400) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die obere und die untere Induktionsspule (1 10, 120) jeweils aus einer einzigen Windung oder aus einer Mehrzahl von parallel und vorzugsweise über Kreuz geschalteten Teilwindungen gebildet sind.
5. Walzanlage nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Energieversorgungseinrichtung (130) ausgebildet ist, die
Induktionsspulen (1 10, 120) und die Teilschwingkreise - je nach Dicke des Metallbandes - mit Strom- oder Spannungs-Frequenzen zwischen 2kHz und 30kHz zu betreiben.
6. Walzanlage nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Anzahl der Teilwindungen pro Induktionsspule - je nach Frequenz - zwischen 3 und 15 liegt.
7. Walzanlage (400) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
weiterhin gekennzeichnet durch
mindestens einen Querfeldinduktor (180), welcher zusätzlich zu dem
mindestens einen Langsfeldinduktor in der Walzanlage betreibbar ist.
8. Walzanlage (400) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Querfeldinduktor (180) einen oberen der Oberseite des Metallbandes zugeordneten Querfeldinduktor-Teilschwingkreis mit einem Kondensator (1 15) und einer Querfeldinduktorspule (182) und einen unteren der Unterseite des Metallbandes zugeordneten Querfeldinduktor-Teilschwingkreis mit einem Kondensator 125 und einer Querfeldinduktorspule (184) aufweist; und dass eine obere Querfeldinduktor- Verfahreinrichtung (186) vorgesehen ist zum Verfahren des oberen Querfeldinduktor-Teilschwingkreises und eine untere Querfeldinduktor- Verfahreinrichtung (188) vorgesehen ist zum Verfahren des unteren Querfeldinduktor-Teilschwingkreises, jeweils senkrecht zu der von dem Metallband (200) aufgespannten Ebene.
9. Walzanlage (400) nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die obere und untere Querfeldinduktor-Verfahreinrichtung (186,188) und/oder die obere und untere Langsfeldinduktor- Verfahreinrichtung (140, 150) eine bauliche Einheit bilden.
10. Walzanlage (400) nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die bauliche Einheit einen Induktorwagen (142) aufweist zum Verfahren des Längsfeldinduktors und/oder des Querfeldinduktors quer zur
Längsrichtung des Metallbandes aus der Linie oder in die Linie des
Metallbandes (200).
1 1.Walzanlage (400) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Steuereinrichtung (187) vorgesehen ist zum Ansteuern der oberen und/oder unteren Querfeldinduktor- Verfahreinrichtung (186, 188) und/oder der oberen und/oder unteren Längsfeldinduktor- Verfahreinrichtung (140, 150) oder des Induktorwagens (142).
12. Walzanlage (400) nach Anspruch 11 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Temperatur-Messeinrichtung (190) vorgesehen ist zum Erfassen der Verteilung der Temperatur des Metallbandes über seiner Breite;
dass die Temperatur-Messeinrichtung vorzugsweise hinter dem letzten
Walzgerüst der Fertigwalzstraße angeordnet ist; und
dass die Steuereinrichtung (187) ausgebildet ist zum Ansteuern der oberen und/oder unteren Längsfeldinduktor- Verfahreinrichtung (140, 150) und/oder der oberen und/oder unteren Querfeldinduktor-Verfahreinrichtung (186, 188) und/oder des Induktorwagens (142) so, dass der Längsfeldinduktor (100), der weitere Längsfeldinduktor (170) oder Querfeldinduktor (180) im Ansprechen auf die gemessene Temperatur-Verteilung so positionierbar ist, dass die Differenz zwischen der gemessenen Temperaturverteilung und einer vorgegebenen Solltemperaturverteilung über der Metallbandbreite minimal wird.
13. Walzanlage (400) nach Anspruch 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Sensoreinrichtung (195) vorgesehen ist zum Detektieren einer Unregelmäßigkeit in dem Metallband, wie einem Ski am Kopf des
Metallbandes, einer Welle oder einem Bogen in dem Metallband, oder einer sonstigen Störung des Walzprozesses; und
dass die Steuereinrichtung (187) ausgebildet ist zum Ansteuern der oberen und/oder unteren Längsfeldinduktor- Verfahreinrichtung (140, 150) und/oder der oberen und/oder unteren Querfeldinduktor-Verfahreinrichtung (186, 188) und/oder des Induktorwagens (142) derart, das der Abstand (d) der
Induktorspulen von der Oberseite/Unterseite des Metallbandes im Bereich der Unregelmäßigkeit geeignet geändert wird oder/und die Induktoren aus der Linie des Metallbandes heraus verfahren werden.
14. Walzanlage (400) nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens ein Berührungssensor (198) vorgesehen ist, zum Beispiel in Form eines Bewegungssensors oder eines Beschleunigungsgebers, zum
Detektieren einer Berührung des Längsfeld-Induktors (170) oder/und des Querfeldinduktors (180) durch das Metallband 200; und
die Steuereinrichtung (187) ausgebildet ist zum Ansteuern der oberen und/oder unteren Längsfeldinduktor- Verfahreinrichtung (140, 150) und/oder der oberen und/oder unteren Querfeldinduktor-Verfahreinrichtung (186, 188) und/oder des Induktorwagens (142) derart, dass der Längsfeld-Induktor (100) oder/und der Querfeldinduktor (180) bei Berührung des Metallbandes (200) in Dickenrichtung geöffnet oder/und seitlich aus der Linie herausgefahren wird.
15. Walzanlage (400) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein weiterer Längsfeldinduktor (170) und/ oder der Querfeldinduktor (180) zwischen einzelne Walzgerüste der Fertigwalzstraße geschaltet ist.
16. Gieß-Walz-Anlage (500) mit
einer Gießmaschine (300) zum Erzeugen eines Metallbandes (200);
gekennzeichnet durch
eine der Gießmaschine in Materialflussrichtung nachgeschaltete Walzanlage (400) nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 15.
17. Gieß-Walz-Anlage (500) nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen die Gießmaschine (300) und die Walzstraße (400) ein Ofen (350) geschaltet ist; und
dass mindestens ein weiterer Längsfeldinduktor (170) und/ oder der mindestens eine Querfeldinduktor (180) zwischen den Ofen (350) und das Vorgerüst (420) geschaltet ist.
18. Gieß-Walz-Anlage (500) nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet,
dass der geteilte, in Dickenrichtung des Metallbandes anstellbare mindestens eine weitere Längsfeld-Induktor (170) zwischen den Ofen (350) und das Vorgerüst und der mindestens eine Querfeld-Induktor (180) zwischen einzelne der Fertigwalzgerüste (440-n) geschaltet ist.
19. Verfahren zum Erzeugen eines Metallbandes mit einer Walzanlage (400) nach einem der Ansprüche 1 - 15 oder einer Gieß-Walz-Anlage (500) nach einem der Ansprüche 16 bis 18, mit einem Längsfeldinduktor (170) sowie optional zusätzlich einem Querfeldinduktor (180)
dadurch gekennzeichnet, dass
der Abstand d der oberen und/oder unteren anstellbaren Induktorspulen des Längsfeld-Induktors oder des Querfeld-Induktors während des Walzens des Filets des Metallbandes (200) in Abhängigkeit der jeweiligen Dicke des Metallbandes auf einen geeigneten Betriebsabstand d<60mm eingestellt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19
dadurch gekennzeichnet
dass der Abstand (d) während des Walzens des Filets konstant gehalten wird.
21.Verfahren nach Anspruch 19 oder 20,
dadurch gekennzeichnet,
dass der geeignete Betriebsabstand der Induktoren zu dem Metallband (200) während des Walzens des Filets des Metallbandes auf einen Wert d < 20 mm eingestellt wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die oberen und/oder die unteren anstellbaren Induktionsspulen (1 10, 120, 182, 184) des Längsfeldinduktors (100) und ggf. auch des Querfeld induktors (180) während des Einfädelvorganges des Kopfes des Metallbandes in ein Walzgerüst entweder auf einen vordefinierten Sicherheitsabstand aufgefahren oder nach außerhalb der Bandlinie verfahren werden; und
dass die oberen und/oder die unteren Induktionsspulen (1 10, 120, 182, 184) des Längsfeldinduktors (100) und ggf. auch des Querfeldinduktors (180) erst nach Abschluss des Einfädelvorganges bzw. nach Durchfahren des
Bandkopfes - erforderlichenfalls erst in die Linie des Metallbandes
eingefahren - und auf den geeigneten Betriebsabstand eingestellt werden.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Induktoren (100, 170, 180) erst dann aktiviert werden, wenn sie in dem Betriebsabstand zu dem Metallband (200) stehen.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 23,
dadurch gekennzeichnet,
dass die oberen und unteren Induktionsspulen (110, 120, 184, 186) des Längsfeldinduktors (100, 170) und/oder des Querfeld induktors (180) wieder auf den vordefinierten Sicherheitsabstand aufgefahren werden, oder die
Induktoren aus der Linie des Metallbandes herausgefahren werden, zum Beispiel kurz bevor das Ende des Metallbandes ein Walzgerüst vor dem jeweiligen Längsinduktor oder Querfeld induktor verlässt oder ein zuvor bestehender Bandzug abgebaut wird oder im Falle eines Walzunfalls oder bei einer anderen Störung des Massenflusses.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 24,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Gieß-Walz-Anlage (500) in einem Endlosmode oder/und Semi- Endlosmode betrieben wird.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 25,
dadurch gekennzeichnet,
dass der geteilte, in Dickenrichtung des Metallbandes anstellbare Längsfeld- Induktor (100, 170) vorzugsweise ab einer Metallbanddicke > 6 mm verwendet wird.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 19-26,
dadurch gekennzeichnet, dass
die obere und untere Querfeldinduktor- Verfahreinrichtung (186, 188) und/oder die obere und untere Längsfeldinduktor- Verfahreinrichtung (140, 150) vorteilhafterweise zur Maximierung des Heizwirkungsgrades am Metallband durch Minimierung des Induktorabstandes d vom Metallband und zur
Vermeidung einer Berührung durch das Metallband durch Öffnung des
Induktors einsetzbar sind.
28. Verwendung des Langsfeldinduktors (170) in der Walzanlage nach einem der Ansprüche 1 -15;
dadurch gekennzeichnet, dass
der geteilte, in Dickenrichtung des Metallbandes anstellbare Längsfeld-Induktor (100, 170) bei Metallbändern mit Dickenvariationen im Bereich der Induktoren von ΔΗ > 6 mm oder besonders bevorzugt von ΔΗ > 15 mm verwendet wird.
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